提高工科學生理科知識實踐與應用能力的方法與途徑

摘要：通過理科教學改革改變教學理念和教學方法，以成立理綜實驗班、知行教改班為抓手，構建合理的理科課程體系，增加實踐性的理科選修課程，擴展理科知識，探索提高工科學生理科知識實踐與應用能力的方法與途徑。

關鍵詞：理科知識；實踐與應用能力；方法與途徑

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）16-0052-02

國家中長期教育改革和發展規劃綱要（2010-2020）明確要求高等教育要在提高人才培養質量上下大力氣，其中寫道：“牢固確立人才培養在高校工作中的中心地位，著力培養信念執著、品德優良、知識豐富、本領過硬的高素質專門人才和拔尖創新人才。”新形勢下如何適應市場需求，為國家和地方經濟的發展培養生產、建設、管理、服務等各個環節的綜合性高素質人才，是擺在廣大高校教育工作者面前的迫切任務。

針對工科大學生普遍存在適應性較弱、實踐應用能力較差、科技創新意識淡薄等問題，在現行教學模式的基礎上，本文將從提高工科大學生理科知識實踐與應用能力出發，探索培養理科基礎知識扎實、實踐與應用能力強、具有創新精神的高素質應用型人才的有效策略與途徑。

一、提高工科大學生理科知識實踐與應用能力的必要性

實踐環節作為大學生動手能力和創新能力培養的主渠道已成為高校人才培養的共識。然而，實踐創新能力的培養是一項系統工程，傳統的教學模式往往只重視理科知識的傳授，容易忽視理科知識與工科實踐的有效銜接，致使許多大學生步入社會后，后勁不足、耐力不夠，出現對深層次工程技術問題解決能力有限，難以找到理論突破口的情況。

動手能力和創新能力的培養，需要在實踐環節中得到加強，這已成為人才培養中的共識，實踐環節也成為實踐創新能力培養的重要手段。調查發現，在傳統教育體制下培養的工科大學生，雖然動手能力強、工作上手快，但往往卻存在后勁不足、創新耐力不夠的現象，這是工科大學生理科知識欠缺、理科知識與工科實踐銜接不暢、理科知識在工科實踐中主要靠個人內化等原因造成的。

為了解決學生創新能力不持久、耐力不足的問題，進一步提高工科大學生的培養質量，探索工科大學生培養的新模式，我校通過立項《推進理工融合，培養創新性應用型人才》與《拔尖人才“兩階段培養模式”在“知行教改班”中的探索與實踐》進行研究，通過設立理綜實驗班、知行教改班，培養一批優秀工科大學生。通過理科分級教學，理科和專業雙重導師指導、“兩階段”培養模式等一系列培養措施，使教改班的學生接受更加深入、持久的理科知識講授和運用指導，實現理科知識在工科學習中的貫通，最終形成扎實的理科基礎和長久的理科動力源頭，使工科實踐活動在理科知識的指導和滲透下，更加有效和科學。

二、以培養人才目標為宗旨，推動理科課程教學改革

加強工科大學生理科基礎知識和理科知識的實踐與應用能力的培養是一個逐步深入的過程。高等工科院校開展大學生理科知識素質和創新素質教育的工作，要以有利于培養大學生的創新能力和實踐能力，有助于提高大學生的綜合素質能力為中心，突出教與學的雙主體性關系，即以師生互動為基本特點，教師的主體性與學生的主體性同時存在，互相協同，最后形成一種最優的互動關系。將數學教學、數學建模活動與數學實驗活動有機地結合起來；將大學物理、物理實驗教學與物理實驗競賽活動有機地結合起來；將工程化學教學與開放化學實驗室活動有機地結合起來；以及將理科知識的綜合應用和實踐與各工科專業的學習和實踐有機地結合起來，從而不斷地提高工科大學生的理科基礎知識的實踐與應用能力，培養具有扎實的理科基礎、較強的實踐與應用能力以及突出的專業技能的高素質創新型人才。工科大學生理科知識的實踐與應用能力的教育，主要包括①創新教學模式，激發學生的創新熱情，挖掘他們的創新潛力；②課堂授課和課外訓練相結合；③結合不同學科的優勢和特點，注重學科交叉領域和前沿領域知識的融合。

我們在近幾年的大學理科教學和實踐過程中，按照面向21世紀人才培養的要求，并結合我校學生的實際，對大學生理科知識實踐與應用能力培養進行一系列有益的探索，轉變傳統教育理念，在教的環節上下功夫，改變傳統大學理科教學方法，在理科教學與實踐過程中，在保證牢固掌握基礎的同時，力求培養學生的應用意識與應用能力、創新意識與創新能力。

1.在理論教學中，重視學生學習積極性、主動性、思維批判性和創造性的形成。教師結合自己的科研、實踐項目，讓學生參與科研課題研究，教師進行指導，并對學生科研的進展情況進行檢查和鑒定，突破書本與課堂的局限和范圍，發揮學生的主體作用。倡導研究型學習，采用靈活多樣的教學方法，積極引導啟發學生思考問題、提出問題、研究問題、加強師生間的互動交流，教師的角色從以“教”為主逐漸轉化為以“導”為主；在教學過程中，結合教學內容，經常推薦并指導學生閱讀有關教學參考書或文獻，教師還可列出自學要點，布置自習思考題與討論題，便于學生抓住重點與本質，掌握自學方法；舉辦一定范圍的學習交流活動，檢驗學生自主學習的能力，培養學生自主學習的積極性。

2.在實踐教學中，結合實際教學，不斷完善人才培養方案，減少驗證性實驗，增加開設實驗課程的門數和學時，增加綜合性、設計性實驗數目；面對師生開放實驗室，在物理、化學、工程圖學等基礎課程的教學中，通過演示實驗提高學習興趣，激發學生的探索熱情，啟發學生的創新思維；通過創新學分活動組織學生開展設計性實驗，通過學生查閱資料或運用已獲得的知識自行設計實驗方案，經過獨立觀察和分析實驗現象得出實驗報告的過程，使學生經歷了科學研究的初步實踐，開闊了視野，增長了見識，提高了實踐動手能力。

在今后的教學改革過程中，我們將更注重在教學中最大限度地發揮學生的主動性和潛能，進而養成良好的學習和科研的習慣，達到理論與實踐融會貫通，使我們培養的學生既有扎實的基礎知識，又有一定的實踐動手能力，從而，更好地服務社會。

三、構建合理的理科課程體系，增加實踐性的理科選修課程，擴展理科知識，提高學生動手能力

大學生實踐與應用能力來源于廣泛的基礎知識和良好的綜合素質，加強大學生基礎教育的內涵更新和構建合理的課程體系非常重要。我們對理綜實驗班、知行教改班的學生開設了強化理科知識實踐與應用能力的多層次選修課程，作為這些學生的必修課，以達到擴展理科知識，促進理科知識應用的目的。

數學系列課程是工科大學生的主干課程，培養大學生的數學實踐能力，將所學的數學知識用于解決實際問題，不僅可以激發學生學習的熱情，而且鍛煉學生靈活運用知識的能力，為學生就業創造條件。因此在打好數學基礎的同時，以校級選修課數學實驗、數學建模I、數學建模II及其應用為切入點，以數學實驗室為場所，堅持理論和實際相結合的指導思想，培養學生的數學素質和解決實際問題的能力；以實際問題為驅動，有計劃地給學生提供不同難度的實際問題，讓學生通過解決問題來提高他們的分析能力與綜合能力；將不同專業的學生組成團隊，由教師跟蹤指導，這樣可以建立長效的培養機制，使具有不同專業背景的學生相互影響，拓寬知識面，提高綜合素質。

工程物理選修課作為大學物理和大學物理實驗必修課的拓展和補充，通過介紹物理學與諸多其他學科的交叉知識，旨在起到基礎理論與高新技術之間的“橋梁”作用，教學內容的選取以現代工程技術領域中廣泛使用的各種新技術的物理學原理、物理效應、實驗技術為重點，使物理課程與正在廣泛使用的現代技術密切結合起來。涉及內容主要包括納米材料與科技、Ⅲ-Ⅴ族寬禁帶半導體材料的制備與應用、生物物理與科技、THz電磁波產生與應用、超快光電導開關的性能與應用等諸多先進領域。課程分別由五位教授結合自己的研究方向以專題講座的形式進行，并鼓勵學生參與自己感興趣的課題組與在讀碩士生、博士生一起從事相關研究工作，激發學生科研意識，培養學生創新能力。在培養學生分析問題、解決問題能力的基礎上，更重要的是讓學生具備提出問題的意識，在此基礎上進一步引導學生進行創新活動，培養學生綜合運用科學知識、設計技術方案、解決技術問題的能力。

工程化學、大學化學基礎實驗作為校級選修課，在化學基礎課程教學與實踐能力培養方面，實行“開放實驗室”，通過學生實驗教學網預約實驗時間，一人一臺套；同時對部分品學兼優的學生實行實驗項目自選和實驗時間自行安排，其實驗方案和技術路線均由學生在查閱資料的基礎上自行擬定，經指導教師審閱修改后，由學生獨立完成。

大學化學與近代實驗方法選修課體現新課程的有關要求，不僅要讓學生學會“化學”，而且更為重要的是要讓學生“會學”化學，學會學習，具有一定的化學素養。在課堂教學中把理論知識與工程實際有機結合起來，并運用深人淺出、形象生動、通俗易懂的方式進行講解，讓學生易于接受，提高學生的觀察力和想象力，使學生對化學知識產生濃厚的興趣。在掌握一定的化學實驗方法的基礎上，訓練學生實施實驗方案，引導學生參加一些科技活動，以求學生在未來的工作中，具有科學地提出問題、探索問題，創造性地解決問題的能力。

在強化理科知識實踐與應用能力培養上，我們堅持基礎理論教育與專業教育相結合、課堂教學與實踐教學相結合、個性發展與共性提高相結合，注重學生實踐能力和創新能力的培養，促進學生知識、能力、素質協調發展和全面提高。逐步完善“厚基礎、重技能、高素質、寬知識”的教學內容和課程體系，培養具有豐富的理科基礎知識和專業知識，以及較強的實踐能力和創新能力的高素質工科人才。

四、引導學生參加科技活動、競賽活動，提高實踐創新能力

要培養具有扎實的理科基礎，較強的實踐與應用能力，以及突出的專業技能的高素質創新性工科人才，除了教學內容和方法的改革外，必須在良好訓練條件的基礎上，提供有力的科學指導，也就是理科知識應用創新階段，有計劃、分層次地組織學生參加各類科技競賽活動（全國大學生數學建模、挑戰杯、電子設計競賽、節能減排科技競賽、大學生創業設計競賽、“高教杯”全國大學生先進圖形技能與創新大賽、高等數學競賽、大學物理實驗競賽、大學生化學實驗競賽、力學競賽、大學生創新性實驗計劃項目等），完成理科知識的應用和實踐過程；通過學生參與教師課題研究，完成理科知識與專業知識的有機結合與深化，培養和鍛煉學生創新能力。

我們在探索提高實踐與應用能力和創新人才的培育過程中深深地體會到：一個成功的培養策略可以通過有計劃地、有方案地組織大學生進行理論知識學習和基本技能訓練的同時，目的明確地參與創新教育活動。在教師的指導下，學生進行探索、研究和發現，以豐富他們的實踐知識，培養他們的創新意識和創新能力，交流能力，獨立學習、獨立研究、獨立工作的能力和團隊合作精神，從而使他們所學的知識得到鞏固和提高，并了解和掌握基本的科學研究思路、方法和手段。

通過組織大學生參加各種賽事，我們認識到競賽活動是培養創新能力的一個極好的載體，可以最大限度地拓寬學生的思路，培養學生的綜合能力，尋求解決問題的途徑，創造性地提出解決問題的方法。這一過程中所激發出來的創造性往往是任何課堂教學都無法做到的。

工科大學生理科知識實踐與應用能力的培養是一個系統工程，需要方方面面的大力合作。把競賽與教學改革和人才培養結合起來，培養和提高學生的綜合素質，還需要采取一定的措施和手段，讓越來越多的大學生參與到課程學習和競賽活動中來，進一步擴大受益面。

參考文獻：

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基金項目：陜西省教育廳教學研究重點項目（09BZ19）；陜西省教育廳教學研究項目（11BY28）